古迹.寻珍-测量和三维科技 让文物「活」在当下

古物古迹办事处团队运用精准度达毫米级的三维激光扫描器收集数据,塑造西贡调景岭茅湖山观测台的三维数码模型。
古物古迹办事处团队运用精准度达毫米级的三维激光扫描器收集数据,塑造西贡调景岭茅湖山观测台的三维数码模型。

香港拥有多元丰富的历史文化遗产,从青铜器时期的石刻、汉代古墓、宋代摩崖刻石、明代古塔、清代庙宇、祠堂,到近代中西交融的教堂、大宅等,承载着香港的故事和印记。为更妥善保存和积极推广这些珍贵文化遗产,我们利用先进的测量和三维科技,让文物「活」在当下。

过去,文物测量多采用量尺等传统工具,以点对点方式量度文物,再以人手绘图,既耗时费力,也容易产生误差。发展局古物古迹办事处(古迹办)自2016年起运用崭新科技,革新文物的测量工作。

测量人员使用不同种类的三维激光扫描器,以毫米级的精准度扫描文物,全方位收集三维坐标数据。无论是考古出土文物上的纹饰、石刻图案、中式传统建筑的樑架斗栱、漏窗、屋脊陶塑,或是石碑文字、百年煤气路灯和阶梯、西式宗教建筑的装饰等,都可以完整地记录,再制成精准度极高的三维数码模型,并建立档案库,作监察古迹和日后修缮的参考。

以法定古迹中环都爹利街的石阶和煤气路灯为例,古迹办团队在2018年初,对石阶和煤气路灯做了立体扫描;同年9月,超强台风「山竹」袭港,古迹受到严重破坏,团队运用已收集的三维数据,配合原工艺和原材料,妥善修复这项百年古迹。

古迹办以三维打印技术,打印都爹利街的石阶和煤气路灯模型,作复修的比照和参考。
古迹办以三维打印技术,打印都爹利街的石阶和煤气路灯模型,作复修的比照和参考。

团队扫描玛利诺修院,收集测量数据建立三维数码模型,再打印立体模型,在展览中展出。
团队扫描玛利诺修院,收集测量数据建立三维数码模型,再打印立体模型,在展览中展出。

团队另打印一座玛利诺修院模型及相关文物,供视障人士触摸细节,以了解展览内容。
团队另打印一座玛利诺修院模型及相关文物,供视障人士触摸细节,以了解展览内容。

团队利用文物的测量数据,配合彩色立体打印技术,令文物得以从「遥不可及」变为「触手可及」。文物的三维数码数据,可按真实比例转化为实体复制模型;例如玛利诺修院及其相关文物、鲁班先师庙陶塑脊饰及赤洲出土的恐龙化石的立体模型,既为修复人员提供参考,又可于展览中展出,让观众近距离观赏,甚至触摸,大大提升展览的趣味和互动性,同时也照顾视障人士的需要。

按照测量数据,以彩色立体打印的鲁班先师庙陶塑脊饰,剔透玲珑,细致入微,曾于工作坊中展示。
按照测量数据,以彩色立体打印的鲁班先师庙陶塑脊饰,剔透玲珑,细致入微,曾于工作坊中展示。

另一项先进的测量技术是无人机配合近景摄影,设备轻巧灵活,是近年记录和检查历史建筑高位和天面不可或缺的工具。测量人员从多角度高空拍摄,结合专业软件处理和演算,即可精准重构文物的三维形状和真实纹理。

配备全球卫星导航系统及高清镜头的无人机,从多角度收集粉岭长山古寺天面的数据,经专业软件处理和演算,建构建筑物屋顶的三维数码模型。
配备全球卫星导航系统及高清镜头的无人机,从多角度收集粉岭长山古寺天面的数据,经专业软件处理和演算,建构建筑物屋顶的三维数码模型。

完整的三维数据也有助监察文物现况。透过对比不同时期的扫描数据及影像,能及早发现建筑物的潜在问题,例如建筑构件裂缝或墙体倾斜,从而制订合适的修缮方案。古迹办曾利用相关数据,为粉岭长山古寺和新田麟峯文公祠等法定古迹制订修缮保护方案,以更有效地保护文物。

古迹办利用精准测量数据,为约建于十七世纪的法定古迹元朗麟峯文公祠制订修缮保养方案。
古迹办利用精准测量数据,为约建于十七世纪的法定古迹新田麟峯文公祠制订修缮保养方案。

测量科技不仅革新文物保育,更将文物教育及推广工作带入新领域。过去的文物教育多依赖实体展览或文字图片作单向解说;如今三维数码及复制模型正好优化展示模式,透过虚拟实境(VR)及扩增实境(AR)技术,让文物「活」起来。公众透过VR设备,便能「走进」历史建筑,以身临其境的视觉体验欣赏建筑物独具匠心的结构。

古迹办于2022至2023年展出的「虚实寻迹 — 文物科技游古迹」展览,利用AR技术让参观者设计与古迹独一无二的合照,配以VR技术为观众带来沉浸式体验;而去年在虎豹别墅展出的「虚拟实境:万金油花园『十王殿』」展览,则以穿戴式VR技术展示。展览透过VR和AR技术增加趣味,也加深公众对古迹的认识。

古迹办会继续积极探讨以先进科技保护、推广和展示香港的历史建筑和考古文物。为让公众更深入了解测量科技在文物保育的应用,古迹办邀请到李致鸿测量师,于本周六(1月24日)在香港文物探知馆主讲「3D科技在文物保育上的应用」讲座,免费入场,有兴趣的朋友万勿错过。讲座详情请浏览古迹办网页

作者为文物保育专员梁子琪

(本文刊于二○二六年一月二十二日《am730 ─ 古迹.寻珍》专栏)

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